存儲初級培訓(xùn)存儲技術(shù)基礎(chǔ)

存儲初級培訓(xùn)存儲技術(shù)基礎(chǔ)第1頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月ATA與SATAPC/工作組級廉價容量大2第2頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月SCSi、SAS與FCSCSI(SmallComputerSystemInterface)SAS(SerialAttachedSCSI)FC（FibreChannel）3第3頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID技術(shù)

RAID為廉價磁盤冗余陣列（RedundantArrayofInexpensiveDisks）RAID技術(shù)將一個個單獨的磁盤以不同的組合方式形成一個邏輯硬盤，從而提高了磁盤讀取的性能和數(shù)據(jù)的安全性。不同的組合方式用RAID級別來標識。RAID技術(shù)是由美國加州大學(xué)伯克利分校D.A.Patterson教授在1988年提出的，作為高性能、高可靠的存儲技術(shù)，在今天已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。4第4頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID0--RAID0應(yīng)用于對讀取性能要求較高但所存儲的數(shù)據(jù)為非重要數(shù)據(jù)的情況下。RAID0也稱為條帶化（stripe），將數(shù)據(jù)分成一定的大小順序的寫道陣列的磁盤里，RAID0可以并行的執(zhí)行讀寫操作，可以充分利用總線的帶寬，理論上講，一個由N個磁盤組成的RAID0系統(tǒng)，它的讀寫性能將是單個磁盤讀取性能的N倍。

一個明顯的缺點：不提供數(shù)據(jù)冗余保護，一旦數(shù)據(jù)損壞，將無法恢復(fù)。

5第5頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID1

RAID1鏡像（mirror），它將數(shù)據(jù)完全一致的分別寫到工作磁盤和鏡像磁盤，因此它的磁盤空間利用率為50％，在數(shù)據(jù)寫入時時間會有影響，但是讀的時候沒有任何影響，RAID1提供了最佳的數(shù)據(jù)保護，一旦工作磁盤發(fā)生故障，系統(tǒng)自動從鏡像磁盤讀取數(shù)據(jù)，不會影響用戶工作。6第6頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID3RAID3采用一個硬盤作為校驗盤，其余磁盤作為數(shù)據(jù)盤，數(shù)據(jù)按位或字節(jié)的方式交叉的存取到各個數(shù)據(jù)盤中。

不同磁盤上同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)做異或校驗，并把校驗值寫入到校驗盤中。7第7頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID3RAID3系統(tǒng)在完整的情況下讀取時沒有任何性能上的影響，讀性能與RAID0一致，卻提供了數(shù)據(jù)容錯能力寫時性能大為下降，因為每一次寫操作，即使是改動某個數(shù)據(jù)盤上的一個數(shù)據(jù)塊，也必須根據(jù)所有同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)來重新計算校驗值寫入到校驗盤中，一個寫操作包含了寫入數(shù)據(jù)塊，讀取同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)塊，計算校驗值，寫入校驗值等操作，系統(tǒng)開銷大為增加。RAID3的校驗盤在系統(tǒng)接受大量的寫操作時容易形成性能瓶頸，因而適用于有大量讀操作如web系統(tǒng)以及信息查詢等應(yīng)用或持續(xù)大塊數(shù)據(jù)流（例如非線性編輯）的應(yīng)用。8第8頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID5RAID5與RAID3的機制相似，但是數(shù)據(jù)校驗的信息被均勻的分散到的陣列的各個磁盤上，這樣就不存在并發(fā)寫操作時的校驗盤性能瓶頸。

RAID5具有和RAID0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度，只是多了一個奇偶校驗信息，寫入數(shù)據(jù)的速度比對單個磁盤進行寫入操作稍慢

9第9頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID6RAID6提供兩級冗余，即陣列中的兩個驅(qū)動器失敗時，陣列仍然能夠繼續(xù)工作。RAID6的實現(xiàn)代價最高，因為RAID6不僅要支持數(shù)據(jù)的恢復(fù)，又要支持校驗的恢復(fù)，這使RAID6控制器比其他級RAID更復(fù)雜和更昂貴。當對每個數(shù)據(jù)塊執(zhí)行寫操作時，RAID6做兩個獨立的校驗計算，因此，它能夠支持兩個磁盤的失敗。RAID6的第一種方法是用兩種不同的方法計算校驗數(shù)據(jù)。實現(xiàn)這個思想最容易的方法之一是用兩個校驗磁盤支持數(shù)據(jù)磁盤，第一個校驗磁盤支持一種校驗算法，而第二個磁盤支持另一種校驗算法，使用兩種算法稱為P+Q校驗。通過求解帶有兩個變量的方程，可以恢復(fù)兩個磁盤上的數(shù)據(jù)，這是一個代數(shù)方法，可以由硬件輔助處理器加速求解。

10第10頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID10RAID10是RAID1和RAID0的結(jié)合，也稱為RAID（0+1），先做鏡像然后做條帶化，既提高了系統(tǒng)的讀寫性能，有提供了數(shù)據(jù)冗余保護11第11頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID01RAID01也是RAID0和RAID1的結(jié)合，但它是對條帶化后的數(shù)據(jù)進行鏡像。但與RAID10不同，一個磁盤的丟失等同于整個鏡像條帶的丟失，所以一旦鏡像盤失敗，則存儲系統(tǒng)成為一個RAID-0系統(tǒng)（即只有條帶化）。RAID01的實際應(yīng)用非常少。12第12頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月JBODJBOD(JustBundleOfDisks)譯成中文可以是“簡單磁盤捆綁”，通常又稱為Span。JBOD不是標準的RAID級別，它只是在近幾年才被一些廠家提出，并被廣泛采用。Span是在邏輯上把幾個物理磁盤一個接一個串聯(lián)到一起，從而提供一個大的邏輯磁盤。Span上的數(shù)據(jù)簡單的從第一個磁盤開始存儲，當?shù)谝粋€磁盤的存儲空間用完后，再依次從后面的磁盤開始存儲數(shù)據(jù)。13第13頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID對比RAID級*RAID-0RAID-1RAID-5RAID-10RAID-50別名條帶鏡象分布奇偶位條帶鏡象陣列條帶分布奇偶陣列條帶容錯性沒有有有有有冗余類型沒有復(fù)制奇偶位復(fù)制奇偶位熱備盤選項沒有有有有有需要的磁盤數(shù)一個或多個只需2個三個或更多只需4個6，8，10，12，14，16可用容量NN/2（n-1）/nN/2n-2/n14第14頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID重構(gòu)對于raid10，當一塊磁盤失效時，進行數(shù)據(jù)重構(gòu)的操作只是復(fù)制一個新磁盤，如果假定磁盤的容量為250G，那么復(fù)制的數(shù)據(jù)量為250G。對于raid5的存儲陣列，則需要從每塊磁盤中讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)過重新計算得到一塊硬盤的數(shù)據(jù)量，如果raid5是以4+1的方式組建，每塊磁盤的容量也為250G，那么，需要在剩余的4個磁盤中讀出總共是1000G的數(shù)據(jù)量計算得出250G的數(shù)據(jù)。15第15頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月FCvsSCSI對比SCSIFibreChannelSwitchedFabric連接設(shè)備151600萬距離限制25米10公里最大帶寬160MB/sec200MB/sec多協(xié)議支持不支持支持管理支持不支持支持(telnet,SES,SNMP,GUI,API)16第16頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月NAS存儲架構(gòu)設(shè)備組成操作系統(tǒng)磁盤管理NetWin110,200操作系統(tǒng)NAS網(wǎng)關(guān)磁盤擴展17第17頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月SAN存儲架構(gòu)設(shè)備組成光纖存儲設(shè)備光纖Switch光纖HBA卡光纖線纜18第18頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖存儲設(shè)備光纖主機通道高性能強大擴展能力內(nèi)部架構(gòu)19第19頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖存儲內(nèi)部架構(gòu)存儲處理器風扇風扇風扇電源電源獨立

電源獨立

電源存儲處理器SP光纖通道x2鏡像緩存FCCPUSP光纖通道x2鏡像緩存CPUFCLCCLCCLCCLCCLCCLCCCMI20第20頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖交換機FiberChannel交換機SAN專用交換機FC－SW2或

FC-AL2協(xié)議8、16、32、64、128端口端口SFP21第21頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖HBA卡HostBusAdapter，是總線外插設(shè)備，遵循各類總線標準，例如PCI、PCI－X、CompactPCI插在服務(wù)器的PCI總線上，與FC交換機連接是一個I/O設(shè)備，類似于SCSI卡和網(wǎng)卡，將PCI信號和光纖通道信號進行相互轉(zhuǎn)換22第22頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月線纜物理介質(zhì):串行接口

介質(zhì)類型:銅線或者光纖銅線有:DB9(serialport-style)HSSDC(Ethernet-style)介質(zhì)類型速度距離9微米單模光纖100MB/s(1G)200MB/s(2G)1G–最多10km2G–最多2km50或者62.5微米多模光纖100MB/s(1G)200MB/s(2G)1G–最多500m2G–最多200m銅線100MB/s(1G)200MB/s(2G)1G–最多30m2G–最多10mLCSCDB9HSSDC23第23頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月Part4：存儲方案基礎(chǔ)第24頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月存儲方案概述高可用方案備份方案冗災(zāi)方案25第25頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月高可用方案的實現(xiàn)方式主機端的應(yīng)用高可用性數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟婚g斷性磁盤存儲的冗余保護機制26第26頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月存儲高可用方案—雙機高可用公共網(wǎng)絡(luò)私有網(wǎng)絡(luò)主服務(wù)器備份服務(wù)器IP:172.16.0.1IP:172.16.0.2IP:172.16.0.3SCSI客戶端LCHA概念要素實現(xiàn)方式作用27第27頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月路徑冗余保護---路徑不中斷路徑冗余軟件自動切換;動態(tài)負載均衡多路徑設(shè)計28第28頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月多重RAID保護機制RAID0、RAID1、RAID5、RAID0+1、RAID5029第29頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID保護-RAID0MIEANJFBOKGCEtc.LHDONMLKJIHGFEDCBADisk1Disk2Disk3Disk4讀寫速度快無數(shù)據(jù)保護能力30第30頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID保護-RAID1DCBADCBADCBADisk1Disk2讀寫速度不變數(shù)據(jù)保護能力強=31第31頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID保護-RAID5ParityGDAJParityEBKHParityCEtc.IFParityKJIHGFEDCBADisk1Disk2Disk3Disk4讀寫速度快數(shù)據(jù)保護能力校驗ABXORResult00001110111032第32頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID保護-RAID0+1GECAHFDBGECAHFDBDisk1Disk2Disk3Disk4=RAID0RAID0RAID133第33頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月RAID對比RAID級*RAID-0RAID-1RAID-5RAID-10RAID-50別名條帶鏡象分布奇偶位條帶鏡象陣列條帶分布奇偶陣列條帶容錯性沒有有有有有冗余類型沒有復(fù)制奇偶位復(fù)制奇偶位熱備盤選項沒有有有有有需要的磁盤數(shù)一個或多個只需2個三個或更多只需4個6，8，10，12，14，16可用容量NN/2（n-1）/nN/2n-2/n34第34頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月存儲備份方案網(wǎng)絡(luò)備份方案LAN-Free備份方案35第35頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月存儲網(wǎng)絡(luò)備份方案優(yōu)點：集中備份，充分利用磁帶庫資源缺點：占用網(wǎng)絡(luò)資源要求：可解決網(wǎng)絡(luò)帶寬在備份和恢復(fù)時的大量占用TCP/IPNetwork備份服務(wù)器陣列/磁帶庫NO36第36頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月存儲LAN-Free備份方案備份服務(wù)器陣列/磁帶庫優(yōu)點：備份速度快磁帶庫37第37頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月存儲異地冗災(zāi)方案復(fù)制Failover遠程集群38第38頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月存儲數(shù)據(jù)復(fù)制與鏡像方案同步和異步最遠支持200km光纖